CN117089303A - 一种丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶及其制备方法，包括以下原料：包括以下按质量份计的原料：25～30份丙烯酸酯类嵌段共聚物、15～25份增塑剂、10～20份萜烯酚醛树脂、5～15份苯乙烯改性石油树脂、10～20份聚合松香和10～15份松香甘油酯；其中，丙烯酸酯类嵌段共聚物包括三嵌段共聚物和二嵌段共聚物，其硬段均为苯乙烯，软段为丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯。丙烯酸酯嵌段共聚物的软段中没有不饱和的碳碳双键，所以弹性体的耐热性、耐老化性和耐黄性要优于常见的SIS和SBS，从而以丙烯酸嵌段共聚物对极性基材的亲和力高于常见的热熔胶，以其为主体树脂制备的热熔胶，可使用的粘接基材范围广。
Description
技术领域
本发明涉及热熔胶的技术领域，具体涉及一种丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶及其制备方法。
背景技术
热熔胶(HMA)是一种无溶剂型热塑性固体材料,主要是通过热塑性树脂或者热塑性弹性体与其他组分熔融共混所得。它在低温下(小于82℃)为固体，在高温下(高于82℃)为低粘度熔体。冷却后能够迅速凝固，形成牢固的粘结。
目前市场上常见的热熔胶是采用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)作为主体树脂，通过添加增粘树脂、增塑剂以及其他助剂如抗紫外线剂、阻燃剂等制备而成。但是上述热熔胶存在以下问题：因为SIS和SBS的软段上带有不饱和的碳碳双键，因此以SIS和SBS为主体树脂制备的热熔胶耐老化和耐黄变性能一般。常温应力下会有蠕变；一般在65℃以上时会软化，大部分胶在0℃以下会失粘，导致胶接强度下降。SIS和SBS的偶极矩较低，适用场景有限，对玻璃、陶瓷、塑料、金属以及其他极性基材粘结效果不佳。而且热熔胶的耐热性和耐水性不好。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，采用丙烯酸酯嵌段共聚物作为主体树脂，其包括三嵌段聚合物和二嵌段聚合物的混合物，软段中不含有碳碳双键，使得该热熔胶具有较好的内聚强度和粘结性能；本发明的目的之二在于提供一种丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶的制备方法，采用热熔化胶法制备得到，能得到流动性好，内聚强度好和不蠕变的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，包括以下按质量份计的原料：25～30份丙烯酸酯类嵌段共聚物、15～25份增塑剂、10～20份萜烯酚醛树脂、5～15份苯乙烯改性石油树脂、10～20份聚合松香和10～15份松香甘油酯；其中，丙烯酸酯类嵌段共聚物包括三嵌段共聚物和二嵌段共聚物，其硬段均为苯乙烯，软段为丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯。
进一步，所述三嵌段共聚物的分子量为5～10万；三嵌段共聚物的硬段的含量10～20wt％；二嵌段共聚物的硬段的含量10～20wt％，所述二嵌段共聚物的分子量为5～10万。
进一步，所述二嵌段共聚物占丙烯酸酯类嵌段共聚物总质量的5～20％，所述三嵌段共聚物占丙烯酸酯类嵌段共聚物总质量的80～95％。
进一步，所述聚合松香的酸值为150～180mgKOH/g。
进一步，所述苯乙烯改性石油树脂为α-甲基苯乙烯改性C9石油树脂。
再进一步，所述α-甲基苯乙烯改性C9石油树脂是在催化剂的条件下α-甲基苯乙烯对C9石油树脂进行改性得到的，α-甲基苯乙烯的加入量为5～15wt％；催化剂为氯化铝的二甲苯溶液。
进一步，所述增塑剂为环己烷-1,2-二甲酸二异壬基酯。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
上述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将丙烯酸酯嵌段共聚物与增塑剂混合，进行热熔化胶处理，将丙烯酸酯嵌段共聚物熔解至无固态颗粒；
2)保温，边搅拌边加入萜烯酚醛树脂、苯乙烯改性石油树脂、聚合松香和松香甘油酯，完全溶解至没有固态颗粒后出料，得到丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶。
进一步，步骤1)中，热熔化胶处理采用捏合机或密炼机处理。
进一步，步骤1)中，热熔化胶的温度为120～180℃，转速为30～80r/min，时间为40～80min。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，包括以下原料：丙烯酸酯类嵌段共聚物、增塑剂、萜烯酚醛树脂、苯乙烯改性石油树脂、聚合松香和松香甘油酯；其中，丙烯酸酯类嵌段共聚物包括三嵌段共聚物和二嵌段共聚物，其硬段均为苯乙烯，软段为丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯，软段中没有不饱和的碳碳双键，所以弹性体的耐热性、耐老化性和耐黄性要优于常见的SIS和SBS，丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯的极性都要高于SIS和SBS中的丁二烯和异戊二烯，从而以丙烯酸嵌段共聚物对极性基材的亲和力高于常见的SIS和SBS的热熔胶，即具有较大的偶极矩，以其为主体树脂制备的热熔胶，可使用的粘接基材范围广。
(2)本发明的热熔胶中的聚合松香的酸值为150～180mgKOH/g，高于常规的松香树脂，所以本发明所用的聚合松香具有较高的极性，与丙烯酸酯嵌段共聚物相容性好。苯乙烯改性石油树脂中含有苯乙烯段，能提高改性后的石油树脂与丙烯酸酯嵌段共聚物之间的相容性；萜烯酚醛树脂具有强极性的特点，能提高热熔胶的极性，提高其粘结性能。
(3)本发明的热熔胶是采用热熔化胶法制备而成，因为三嵌段共聚物分子量越高，二嵌段共聚物的含量越高，则热熔胶在相同温度条件下的熔融粘度也越高，从而热熔胶的流动性也越差，所以热熔化胶过程中需要的选用较高的剪切力化胶方式，比如选用捏合机和密炼机进行热熔化胶。
(4)本发明的苯乙烯改性石油树脂为为α-甲基苯乙烯改性C9石油树脂，其苯乙烯段有利于改善丙烯酸酯嵌段共聚物与C9石油树脂的相容性。经过测试可知，加入苯乙烯改性石油树脂能有效改善热熔压敏胶的耐温性和耐候性。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，包括以下按质量份计的原料：25～30份丙烯酸酯类嵌段共聚物、15～25份增塑剂、10～20份萜烯酚醛树脂、5～15份苯乙烯改性石油树脂、10～20份聚合松香和10～15份松香甘油酯；其中，丙烯酸酯类嵌段共聚物包括三嵌段共聚物和二嵌段共聚物，其硬段均为苯乙烯，苯乙烯为热熔胶提供高拉伸强度，因此使得热熔胶具有良好的内聚强度胶结强度。软段为丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯，属于高弹态的软段，为热熔胶提供高弹性、抗疲劳性能，使得聚合物具有丙烯酸酯类的优点。本发明的三嵌段共聚物为苯乙烯-丙烯酸丁酯-苯乙烯或苯乙烯-丙烯酸异辛酯-苯乙烯，二嵌段共聚物为苯乙烯-丙烯酸丁酯-或苯乙烯-丙烯酸异辛酯。
进一步，所述三嵌段共聚物的分子量为5～10万，优选为7～8万；三嵌段共聚物的硬段的含量10～20wt％，优选为15wt％；二嵌段共聚物的硬段的含量10～20wt％，优选为12wt％，所述二嵌段共聚物的分子量为5～10万，优选为7～8万。
实施例1
一种丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，包括以下按质量份计的原料：26份丙烯酸酯类嵌段共聚物、20份增塑剂、13份萜烯酚醛树脂、7份苯乙烯改性石油树脂、15份聚合松香和12份松香甘油酯；其中，丙烯酸酯类嵌段共聚物包括三嵌段共聚物和二嵌段共聚物，三嵌段共聚物为苯乙烯-丙烯酸丁酯-苯乙烯，二嵌段共聚物为苯乙烯-丙烯酸丁酯。
其中，所述三嵌段共聚物的分子量为7万；三嵌段共聚物的硬段的含量12wt％；二嵌段共聚物的硬段的含量15wt％，所述二嵌段共聚物的分子量为8万。所述二嵌段共聚物占丙烯酸酯类嵌段共聚物总质量的15％，所述三嵌段共聚物占丙烯酸酯类嵌段共聚物总质量的85％。所述聚合松香的酸值为167mgKOH/g。所述增塑剂为环己烷-1,2-二甲酸二异壬基酯。
具体地，所述苯乙烯改性石油树脂为α-甲基苯乙烯改性C9石油树脂。所述α-甲基苯乙烯改性C9石油树脂是在催化剂的条件下α-甲基苯乙烯对C9石油树脂进行改性得到的，α-甲基苯乙烯的加入量为12wt％；催化剂为氯化铝的二甲苯溶液。
上述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将丙烯酸酯嵌段共聚物与增塑剂混合，在170℃下采用捏合机或密炼机处理进行热熔化胶处理，设置机器的转速为60r/min，将丙烯酸酯嵌段共聚物熔解至无固态颗粒；
2)保温，边搅拌边加入萜烯酚醛树脂、苯乙烯改性石油树脂、聚合松香和松香甘油酯，完全溶解至没有固态颗粒后出料，得到丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶。
实施例2
一种丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，包括以下按质量份计的原料：25份丙烯酸酯类嵌段共聚物、15份增塑剂、10份萜烯酚醛树脂、5份苯乙烯改性石油树脂、10份聚合松香和10份松香甘油酯；其中，丙烯酸酯类嵌段共聚物包括三嵌段共聚物和二嵌段共聚物，三嵌段共聚物为苯乙烯-丙烯酸异辛酯-苯乙烯，二嵌段共聚物为苯乙烯-丙烯酸异辛酯。
其中，所述三嵌段共聚物的分子量为5万；三嵌段共聚物的硬段的含量10wt％；二嵌段共聚物的硬段的含量10wt％，所述二嵌段共聚物的分子量为5万。所述二嵌段共聚物占丙烯酸酯类嵌段共聚物总质量的5％，所述三嵌段共聚物占丙烯酸酯类嵌段共聚物总质量的80％。所述聚合松香的酸值为150mgKOH/g。所述增塑剂为环己烷-1,2-二甲酸二异壬基酯。
具体地，所述苯乙烯改性石油树脂为α-甲基苯乙烯改性C9石油树脂。所述α-甲基苯乙烯改性C9石油树脂是在催化剂的条件下α-甲基苯乙烯对C9石油树脂进行改性得到的，α-甲基苯乙烯的加入量为5wt％；催化剂为氯化铝的二甲苯溶液。
上述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将丙烯酸酯嵌段共聚物与增塑剂混合，在120℃下采用捏合机或密炼机处理进行热熔化胶处理，设置机器的转速为80r/min，将丙烯酸酯嵌段共聚物熔解至无固态颗粒；
2)保温，边搅拌边加入萜烯酚醛树脂、苯乙烯改性石油树脂、聚合松香和松香甘油酯，完全溶解至没有固态颗粒后出料，得到丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶。
实施例3
一种丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，包括以下按质量份计的原料：30份丙烯酸酯类嵌段共聚物、25份增塑剂、20份萜烯酚醛树脂、15份苯乙烯改性石油树脂、20份聚合松香和15份松香甘油酯；其中，丙烯酸酯类嵌段共聚物包括三嵌段共聚物和二嵌段共聚物，三嵌段共聚物为苯乙烯-丙烯酸丁酯-苯乙烯，二嵌段共聚物为苯乙烯-丙烯酸异辛酯。
其中，所述三嵌段共聚物的分子量为10万；三嵌段共聚物的硬段的含量20wt％；二嵌段共聚物的硬段的含量20wt％，所述二嵌段共聚物的分子量为10万。所述二嵌段共聚物占丙烯酸酯类嵌段共聚物总质量的20％，所述三嵌段共聚物占丙烯酸酯类嵌段共聚物总质量的95％。所述聚合松香的酸值为180mgKOH/g。所述增塑剂为环己烷-1,2-二甲酸二异壬基酯。
具体地，所述苯乙烯改性石油树脂为α-甲基苯乙烯改性C9石油树脂。所述α-甲基苯乙烯改性C9石油树脂是在催化剂的条件下α-甲基苯乙烯对C9石油树脂进行改性得到的，α-甲基苯乙烯的加入量为15wt％；催化剂为氯化铝的二甲苯溶液。
上述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将丙烯酸酯嵌段共聚物与增塑剂混合，在180℃下采用捏合机或密炼机处理进行热熔化胶处理，设置机器的转速为30r/min，将丙烯酸酯嵌段共聚物熔解至无固态颗粒；
2)保温，边搅拌边加入萜烯酚醛树脂、苯乙烯改性石油树脂、聚合松香和松香甘油酯，完全溶解至没有固态颗粒后出料，得到丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于：对比例1不加入三嵌段共聚物。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于：对比例2不加入二嵌段共聚物。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于：对比例3将三嵌段共聚物替换为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)。
对比例4
对比例4与实施例1的不同之处在于：对比例4将二嵌段共聚物替换为苯乙烯-丁二烯。
对比例5
对比例5与实施例1的不同之处在于：对比例5只加入苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)，不加入二嵌段共聚物。
对比例6
对比例6与实施例1的不同之处在于：对比例6将苯乙烯改性石油树脂替换为C9石油树脂。
对比例7
对比例7与实施例1的不同之处在于：对比例7的热熔胶采用热熔搅拌法来制备，具体步骤为：
1)将丙烯酸酯嵌段共聚物与增塑剂混合在坩埚中，将坩埚加热至200℃，并设定转速为100r/min，分散至坩埚内颗粒完全熔融为液态，再加入剩余成分，保温，搅拌至混合物完全溶解，得到热熔胶。
性能测试
1、将实施例1～3和对比例1～7的热熔胶进行180°黏度测试、初粘性测试、持粘性测试、剥离强度测试，数据见表1。
表1各组热熔胶的粘度、初粘性、持粘性和剥离强度数据
由表1可知，实施例3的三嵌段共聚物的含量和硬段的含量最高，所以其熔融粘度比实施例1和2较高，持粘时间更长，但是剥离强度低于其余实施例。对比例1不加入三嵌段共聚物，所以剥离强度最低，所以三嵌段共聚物主要提供内聚强度和粘结强度。对比例2不加入二嵌段共聚物，使得热熔胶的弹性降低，最直观的就是初粘力和剥离强度降低。对比例3～5的性能与实施例1～3较为相近，甚至实施例1～3的热熔胶的性能要稍优于对比例3～5，说明本发明以丙烯酸酯共聚物制备的热熔胶与常见的SIS热熔胶的粘结性能相近。对比例6的粘结性能和剥离强度低于实施例1，这是因为没有经过苯乙烯改性的石油树脂与丙烯酸酯嵌段共聚物相容性不佳。对比例7采用热熔搅拌法制备的热熔胶，但是由于在坩埚中的剪切力较低，导致热熔胶中的弹性体有固体颗粒残留，形成的热熔胶的性能明显低于实施例1。
2、将实施例1～3和对比例1～7的热熔胶进行热稳定性测试和耐水性测试，数据见表2。
表2各组热熔胶热稳定性和耐水性数据
由表2可知，实施例1～3的热稳定性和耐水性均高于其余对比例，特别地，对比例5中热熔胶的主体树脂仅为SIS，由数据可知，因为SIS的软段中含有不饱和碳键，对比例3～4中也含有异戊二烯或丁二烯作为软段的共聚物，导致对比例3～5热熔胶的耐高温性和耐水性低于实施例1。说明实施例1～3的热熔胶的耐热性、耐水性和耐黄性要优于常见的SIS和SBS。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，其特征在于，包括以下按质量份计的原料：25～30份丙烯酸酯类嵌段共聚物、15～25份增塑剂、10～20份萜烯酚醛树脂、5～15份苯乙烯改性石油树脂、10～20份聚合松香和10～15份松香甘油酯；其中，丙烯酸酯类嵌段共聚物包括三嵌段共聚物和二嵌段共聚物，其硬段均为苯乙烯，软段为丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯。
2.如权利要求1所述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，其特征在于，所述三嵌段共聚物的分子量为5～10万；三嵌段共聚物的硬段的含量10～20wt％；二嵌段共聚物的硬段的含量10～20wt％，所述二嵌段共聚物的分子量为5～10万。
3.如权利要求1或2所述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，其特征在于，所述二嵌段共聚物占丙烯酸酯类嵌段共聚物总质量的5～20％，所述三嵌段共聚物占丙烯酸酯类嵌段共聚物总质量的80～95％。
4.如权利要求1所述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，其特征在于，所述聚合松香的酸值为150～180mgKOH/g。
5.如权利要求1所述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，其特征在于，所述苯乙烯改性石油树脂为α-甲基苯乙烯改性C9石油树脂。
6.如权利要求5所述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，其特征在于，所述α-甲基苯乙烯改性C9石油树脂是在催化剂的条件下α-甲基苯乙烯对C9石油树脂进行改性得到的，α-甲基苯乙烯的加入量为5～15wt％；催化剂为氯化铝的二甲苯溶液。
7.如权利要求1所述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶，其特征在于，所述增塑剂为环己烷-1,2-二甲酸二异壬基酯。
8.权利要求1～7任一项所述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将丙烯酸酯嵌段共聚物与增塑剂混合，进行热熔化胶处理，将丙烯酸酯嵌段共聚物熔解至无固态颗粒；
2)保温，边搅拌边加入萜烯酚醛树脂、苯乙烯改性石油树脂、聚合松香和松香甘油酯，完全溶解至没有固态颗粒后出料，得到丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶。
9.如权利要求8所述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中，热熔化胶处理采用捏合机或密炼机处理。
10.如权利要求8所述的丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中，热熔化胶的温度为120～180℃，转速为30～80r/min，时间为40～80min。
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| CN202310822016.XA CN117089303A (zh) | 2023-07-06 | 2023-07-06 | 一种丙烯酸酯嵌段共聚物基热熔胶及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN117777517A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-03-29 | 苏州奥美材料科技有限公司 | 一种铰链膜及其制备方法和应用 |
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- 2023-07-06 CN CN202310822016.XA patent/CN117089303A/zh active Pending
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